(Invited) Improving Our Understanding of Conducting Polymer Binders
Notice bibliographique
Résumé
As lithium-ion batteries reach their intrinsic performance limits, next-generation battery technology arises that relies much more strongly on the electrode matrix. Traditional compositions of binders and conductive additives with non-polar surfaces face intrinsic obstacles in these developments. In many next-generation electrode formulations, this incompatibility reveals itself through particle disconnection, increased electrode inhomogeneity 1 , and conductive additive agglomeration 2 . Conducting polymers are an apparent solution to such problems. Conducting polymers and their composites can be designed to exhibit increased adhesion, stronger interactions with active material surfaces and electrolytes, and favorable mechanical properties, while providing electronic connectivity at the adhesive contact with the active material 3 . Many examples have been presented in the literature that demonstrate improved electrode performance using such composites 4–6 . A common form of conducting polymer composites combines an intrinsically conductive polymer (e.g. polypyrrole, polythiophene, polyaniline) with a polyelectrolyte (e.g. polacrylate, polystyrene sulfonate, carboxymethyl cellulose). This presentation discusses an exploration of some of the fundamental properties of composites of polypyrrole with carboxymethyl cellulose. The work shows intrinsically favorable properties of the composite for application in batteries 7 . Among those properties are that it can be easily processed in water and N-methyl-2-pyrrolidone, exhibits better adhesion to the current collector, shows competitive conductivity and distributes evenly across active materials. However, it will also be shown that the native structure of this composite is not ideal for long-range conduction and that improvement can be made to the material’s conductivity and capacitance 8 . Our work is targeting a more complete understanding of the properties of these composites as they are employed in battery environments. It demonstrates enormous promise for the use of conducting polymers as binders, but also gaps in our understanding of their interactions with electrolytes and active materials that need to be addressed to advance their impact on the development of next-generation batteries. References: Müller, S. et al. Nat. Commun. 9 , 2340 (2018). Scipioni, R. et al. J. Power Sources 307 , 259–269 (2016). Nguyen, V. A. & Kuss, C. J. Electrochem. Soc. 167 , 065501 (2020). Kim, J. M. et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 6 , 12789–12797 (2014). Salem, N., Lavrisa, M. & Abu-Lebdeh, Y. Energy Technol. 4 , 331–340 (2016). Higgins, T. M. et al. ACS Nano 10 , 3702–3713 (2016). Nguyen, V. A., Wang, J. & Kuss, C. J. Power Sources Adv. 6 , 100033 (2020). Nguyen, V. A., Odetallah, M., Bakir, G., Gough, K. & Kuss, C. ACS Omega (2022).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».